Гидроксипропилметилцеллюлоза (ГПМЦ) представляет собой широко используемый водорастворимый полимер, широко используемый в фармацевтической, косметической, пищевой и промышленной областях, особенно при приготовлении гелей. Его физические свойства и поведение при растворении оказывают существенное влияние на эффективность в различных применениях. Температура гелеобразования геля ГПМЦ является одним из его ключевых физических свойств, которое напрямую влияет на его характеристики в различных препаратах, такие как контролируемое высвобождение, образование пленки, стабильность и т. д.
1. Структура и свойства ГПМЦ.
ГПМЦ – водорастворимый полимер, получаемый введением в молекулярный скелет целлюлозы двух заместителей – гидроксипропила и метила. Его молекулярная структура содержит два типа заместителей: гидроксипропил (-CH2CHOHCH3) и метил (-CH3). Такие факторы, как различное содержание гидроксипропила, степень метилирования и степень полимеризации, будут иметь важное влияние на растворимость, гелеобразующее поведение и механические свойства ГПМЦ.
В водных растворах AnxinCel®HPMC образует стабильные коллоидные растворы, образуя водородные связи с молекулами воды и взаимодействуя со своим скелетом на основе целлюлозы. При изменении внешней среды (например, температуры, ионной силы и т. д.) взаимодействие между молекулами ГПМЦ изменится, что приведет к гелеобразованию.
2. Определение и факторы, влияющие на температуру гелеобразования.
Температура гелеобразования (Gelation Температура, T_gel) относится к температуре, при которой раствор ГПМЦ начинает переходить из жидкого состояния в твердое, когда температура раствора повышается до определенного уровня. При этой температуре движение молекулярных цепей ГПМЦ будет ограничено, образуя трехмерную сетчатую структуру, в результате чего образуется гелеобразное вещество.
На температуру гелеобразования ГПМЦ влияет множество факторов, одним из наиболее важных факторов является содержание гидроксипропила. Помимо содержания гидроксипропила, другие факторы, влияющие на температуру геля, включают молекулярную массу, концентрацию раствора, значение pH, тип растворителя, ионную силу и т. д.
3. Влияние содержания гидроксипропила на температуру геля ГПМЦ.
3.1 Увеличение содержания гидроксипропила приводит к повышению температуры геля.
Температура гелеобразования ГПМЦ тесно связана со степенью гидроксипропильного замещения в его молекуле. По мере увеличения содержания гидроксипропила количество гидрофильных заместителей в молекулярной цепи ГПМЦ увеличивается, что приводит к усилению взаимодействия между молекулой и водой. Это взаимодействие заставляет молекулярные цепи растягиваться дальше, тем самым уменьшая силу взаимодействия между молекулярными цепями. В определенном диапазоне концентраций увеличение содержания гидроксипропила способствует повышению степени гидратации и способствует взаимному расположению молекулярных цепей, благодаря чему сетчатая структура может формироваться при более высокой температуре. Следовательно, температура гелеобразования обычно увеличивается с повышением содержания гидроксипропила.
HPMC с более высоким содержанием гидроксипропила (например, HPMC K15M) имеет тенденцию демонстрировать более высокую температуру гелеобразования при той же концентрации, чем AnxinCel®HPMC с более низким содержанием гидроксипропила (например, HPMC K4M). Это связано с тем, что более высокое содержание гидроксипропила затрудняет взаимодействие молекул и образование сетей при более низких температурах, что требует более высоких температур для преодоления этой гидратации и содействия межмолекулярным взаимодействиям с образованием трехмерной сетчатой структуры. .
3.2 Связь между содержанием гидроксипропила и концентрацией раствора
Концентрация раствора также является важным фактором, влияющим на температуру гелеобразования ГПМЦ. В растворах ГПМЦ высокой концентрации межмолекулярные взаимодействия сильнее, поэтому температура гелеобразования может быть выше, даже если содержание гидроксипропила ниже. При низких концентрациях взаимодействие между молекулами ГПМЦ слабое, и раствор с большей вероятностью загустеет при более низких температурах.
Когда содержание гидроксипропила увеличивается, хотя гидрофильность увеличивается, для образования геля все равно требуется более высокая температура. Особенно в условиях низкой концентрации температура гелеобразования увеличивается более значительно. Это связано с тем, что ГПМЦ с высоким содержанием гидроксипропила сложнее вызвать взаимодействие между молекулярными цепями за счет изменения температуры, а процесс гелеобразования требует дополнительной тепловой энергии для преодоления эффекта гидратации.
3.3 Влияние содержания гидроксипропила на процесс гелеобразования
В определенном диапазоне содержания гидроксипропила в процессе гелеобразования преобладает взаимодействие гидратации и молекулярных цепей. Когда содержание гидроксипропила в молекуле ГПМЦ низкое, гидратация слабая, взаимодействие между молекулами сильное, а более низкая температура может способствовать образованию геля. При повышении содержания гидроксипропила гидратация значительно усиливается, взаимодействие между молекулярными цепями становится слабее, а температура гелеобразования увеличивается.
Более высокое содержание гидроксипропила может также привести к увеличению вязкости раствора ГПМЦ, изменение, которое иногда увеличивает температуру начала гелеобразования.
Содержание гидроксипропила оказывает существенное влияние на температуру гелеобразования.ГПМЦ. С увеличением содержания гидроксипропила гидрофильность ГПМЦ увеличивается, а взаимодействие между молекулярными цепями ослабевает, поэтому температура его гелеобразования обычно увеличивается. Это явление можно объяснить механизмом взаимодействия гидратации с молекулярными цепями. Регулируя содержание гидроксипропила в ГПМЦ, можно добиться точного контроля температуры гелеобразования, тем самым оптимизируя эффективность ГПМЦ в фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности.
Время публикации: 04 января 2025 г.